ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΑΠΟ BIOMAZA

Η μοντέρνα βιομάζα για παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού συνεισφέρει
περίπου 4% της πρωτογενούς ενέργειας των ΗΠΑ, 11% στην Αυστρία, 20% στη
Φιλανδία,17% στη Σουηδία.
Η βιομάζα για τηλεθέρμανση (district heating) και συμπαραγωγή (CHP) είναι επίσης
καλά οργανωμένη σε Δανία και Γερμανία (UNPP/wec 2000 Bacen,2001).

1
Μοντέρνα βιομάζα: Η βιομάζα που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, σε
αντίθεση με την «παραδοσιακή» βιομάζα που χρησιμοποιείται για οικιακούς σκοπούς.
4Η συνολική παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια από εμπορική βιομάζα υπερβαίνει τις
100TWh –η βιομάζα ήδη έχει σημαντικά μεγαλύτερη εμπειρία αγοράς από
οποιαδήποτε άλλη ανερχόμενη ανανεώσιμη επιλογή (ΙΕΑ,2000b). Η χρήση της έχει
επεκταθεί σημαντικά σε αρκετές χώρες τη τελευταία δεκαετία, κυρίως ως
αποτέλεσμα ενός πλαισίου υποστηρικτικής πολιτικής. Η παραγωγή των παράγωγων
υγρών καυσίμων βιομάζας για ανάμειξη με συμβατικά καύσιμα οχημάτων είναι καλά
οργανωμένη στη Βραζιλία και ΗΠΑ (UNPP/WEC,2000).
7.1.3 Οφέλη των καυσίμων βιομάζας
• Η βιομάζα είναι ευρύτερα διαθέσιμη από τα στερεά ορυκτά καύσιμα και μια ποικιλία
απόβλητων (π.χ. δασικά και αγρό-βιομηχανικά απόβλητα) μπορούν να παράσχουν
μια σημαντική βραχυπρόθεσμη πηγή βιομάζας που συχνά χρειάζεται διάθεση.
• Η βιομάζα παρέχει μια ανανεώσιμη πηγή καυσίμων που προϋποθέτει όμως μια καλή
πρακτική διαχείρισης.
• Υπάρχουν καλές προοπτικές για τη βιομάζα να μετατρέπεται οικονομικά σε μια
ποικιλία ενεργειακών φορέων (π.χ. θερμότητα, ηλεκτρισμός, μεθανόλη, αιθανόλη,
υδρογόνο) με ένα περιβαλλοντικά βιώσιμο τρόπο.
• Η μετατροπή των αποτελεσμάτων της ανανεώσιμης βιομάζας σε μη-καθαρές CO
εκπομπές στην ατμόσφαιρα και οι μοντέρνες αλυσίδες καυσίμων βιομάζας ίσως
παρουσιάσουν άλλα περιβαλλοντικά οφέλη σε σύγκριση με τις αλυσίδες ορυκτών
καυσίμων.
• Κοινωνικά οφέλη (ιδιαίτερης σημασίας για τις αναπτυσσόμενες χώρες)
περιλαμβάνουν:
9 Μειωμένες εισαγωγές καυσίμων.
9 Διαφοροποίηση στις αγροτικές δραστηριότητες.
9 Ενισχυμένη αγροτική εξέλιξη και απασχόληση.
9 Κίνητρο για ανάκτηση αποδασωμένων και υποβιβασμένων εκτάσεων.
ΕΠΙΛΟΓΕΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ ΤΗΣ
ΒΙΟΜΑΖΑΣ
7.2.1 Τρόποι αξιοποίησης της βιομάζας
Η βιομάζα είναι αποτέλεσμα της φωτοσυνθετικής δραστηριότητας των φυτικών
οργανισμών χερσαίας ή υδρόβιας προέλευσης.
Τα φυτά μετασχηματίζουν την ηλιακή ενέργεια με μια σειρά διεργασιών .Οι βασικές
πρώτες ύλες για αυτό είναι το νερό και το CO2, που αφθονούν στη φύση. Όσον
αφορά στην ενέργεια αυτή προέρχεται από το ορατό φάσμα της ηλιακής
ακτινοβολίας.
Οι θεμελιώδεις αντιδράσεις πραγματοποιούνται στους χλωροπλάστες, οι οποίοι
συλλαμβάνουν τα φωτόνια και στη συνέχεια ενεργοποιούν τη διαδικασία της
φωτοσύνθεσης που ανάγει το CO2 σε υδατάνθρακες.
Οι αντιδράσεις αυτές συνοδεύονται από έκλυση O2 με παράλληλη μείωση της
περιεκτικότητας του κυττάρου σε CO2.
Θερμοχημικές διεργασίες
Οι θερμοχημικές διεργασίες περιλαμβάνουν αντιδράσεις, που εξαρτώνται από τη
θερμοκρασία, για διαφορετικές συνθήκες οξείδωσης. Οι διεργασίες αυτές
χρησιμοποιούνται για τα είδη της βιομάζας με σχέση C/Ν<30 και υγρασία >5Ο%.
Στις διεργασίες αυτές περιλαμβάνονται:
α) Η πυρόλυση (θέρμανση απουσία αέρα). Με αυτή τη διεργασία μας δίνεται η
δυνατότητα να «σπάσουμε» τη χρησιμοποίηση της βιομάζας από την παραγωγή
ενέργειας.
β) Η απευθείας καύση
γ) Η αεριοποίηση
δ) Η υδρογονοδιάσπαση
2. Βιοχημικές διεργασίες
Οι βιοχημικές διεργασίες, που ονομάζονται έτσι, επειδή είναι αποτέλεσμα
μικροβιακής δράσης, χρησιμοποιούνται για προϊόντα και υπολείμματα, όπως
λαχανικών κοπριάς, όπου η σχέση C/Ν<3Ο και υγρασία >5Ο%.
Οι βιοχημικές διεργασίες διακρίνονται στις:
α) Αερόβια ζύμωση
β) Αναερόβια ζύμωση
7Σχήμα 7.2.1: Τρόποι κατεργασία
Άμεση καύση βιομάζας
Η βιομάζα μπορεί να καεί σε μικρής κλίμακας μοντέρνους λέβητες ατμού για
σκοπούς θέρμανσης ή σε μεγαλύτερους λέβητες για τη παραγωγή ηλεκτρισμού ή
συμπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας (CHP).
Το μεγαλύτερο ποσοστό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας βασίζεται στο κύκλο
Rankine (στρόβιλος ατμού).
Στα συστήματα καύσης βιομάζας που είναι σε εμπορική χρήση σε όλο τον κόσμο,
χρησιμοποιούνται ανόμοιες / ποικιλόμορφες τεχνολογίες. Αποκλειστικής καύσης
βιομάζας εργοστάσια μπορούν να καίνε ένα μεγάλο εύρος καυσίμων,
συμπεριλαμβανομένων και αποβλήτων.
Η μετατροπή της τεχνολογίας των σταθμών παραγωγής ώστε να είναι δυνατή η
ταυτόχρονη καύση βιομάζας και άνθρακα χρησιμοποιώντας κοινοποιημένο καύσιμο
(PF) και ανακυκλοφορούμενη ρευστοποιημένη κλίνη (CCFB) ίσως να είναι μια
επιλογή.
7.2.3 Μέθοδος αεριοποίησης της βιομάζας
Η αεριοποίηση της βιομάζας μετατρέπει τη βιομάζα σε ένα χαμηλής έως μέτριας
θερμογόνου ικανότητας αέριο καύσιμο.
Το καύσιμο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για απευθείας παραγωγή θερμότητας και
ηλεκτρισμού με άμεση καύση σε Μ.Ε.Κ. και ύστερα με οδήγηση του καυσαερίου σε
στροβίλους ή καύση απευθείας σε λέβητες μετά από κατάλληλο καθαρισμό.
8Εναλλακτικά, το παράγωγο αέριο μπορεί να αναμορφωθεί για να παράγει καύσιμα
όπως μεθανόλη και υδρογόνο τα οποία έπειτα να χρησιμοποιηθούν σε κυψέλες
καυσίμου ή μικροστροβίλους για παράδειγμα.
Τα συστήματα που βασίζονται στην αεριοποίηση της βιομάζας και την καύση του
παράγωγου καυσίμου ίσως παρουσιάσουν πλεονεκτήματα συγκρινόμενα με τη
απευθείας καύση της, όσον αφορά τις οικονομίες κλίμακας και καθαρής και επαρκούς
λειτουργίας.
Εκατοντάδες μικρής κλίμακας σταθμοί σταθερής κλίνης με αεριοποίηση λειτουργούν
σε όλο τον κόσμο, ειδικά σε αναπτυσσόμενες χώρες. Πρόσφατες δραστηριότητες
αεριοποίησης ειδικά σε βιομηχανοποιημένες χώρες έχουν εστιάσει στα συστήματα
ρευστοποιημένης κλίνης συμπεριλαμβανομένου και των συστημάτων ανακύκλωσης
της ‘’άμμου’’ της ρευστοποιημένης κλίνης.
Μεγαλύτερα συστήματα στα οποία η αεριοποιημένη βιομάζα καίγεται και οδηγείται –
το καυσαέριο- διαδοχικά σε στροβίλους αερίου και στην συνέχεια σε λέβητα
ανάκτησης θερμότητας H.R.S.G από τον οποίο εκμεταλλευόμαστε τον παραγόμενο
ατμό και τον εκτονώνουμε σε ατμοστρόβιλο ( όλο το σύστημα ονομάζεται BICT/CC)
είναι σε πειραματικό στάδιο. Τα BICT/CC συστήματα μπορούν να οδηγήσουν σε
βαθμούς απόδοσης έως και 50%.
Η αεριοποίηση γίνεται ένα αυξανόμενα δημοφιλές μέσο διαχείρισης δημοτικών
στέρεων απόβλητων και ένα σημαντικό κομμάτι των νέων εργοστασιακών
απόβλητων σε ενέργεια θα βασιστεί στη τεχνολογία της αεριοποίησης.
7.2.4 Πυρόλυση βιομάζας
Η πυρόλυση της βιομάζας παράγει ένα υγρό καύσιμο που μπορεί να μεταφερθεί και
να αποθηκευθεί με αποτέλεσμα να επιτυγχάνεται ο υποδιπλασιασμός των αναγκαίων
σταδίων της παραγωγής του καυσίμου αλλά και της παραγωγής της ηλεκτρικής
ενέργειας.
Το καύσιμο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να παραχθεί θερμότητα και ηλεκτρισμός
με καύση σε λέβητες, μηχανές και τουρμπίνες. Προϊόντα πέρα από τα υγρά καύσιμα
μπορούν να αποκτηθούν από τη πυρόλυση-όπως ζωικός άνθρακας και αέρια καύσιμα.
7.2.5 Αναερόβια χώνευση
Η αναερόβια χώνευση είναι μια βιολογική διαδικασία κατά την οποία μετατρέπεται
στερεή ή υγρή βιομάζα σε αέριο. Το αέριο αποτελείται κυρίως από μεθάνιο και
διοξείδιο του άνθρακα και περιέχει διάφορους ιχνηθέτες.
Η αναερόβια χώνευση χρησιμοποιείται στη διαχείριση απόβλητων βιομηχανικής,
αγροτικής και οικιακής προέλευσης. Χρησιμοποιείται επίσης σε εργοστάσια
διαχείρισης απόβλητων υπονόμων για να μειώσουν τον όγκο αιωρημάτων και να
παράγουν αέριο για θέρμανση και ηλεκτρισμό.
9Εγκαταστάσεις τύπου φάρμας (Farm-based facilities) είναι συνηθισμένες, ειδικά σε
χώρες όπως η Κίνα και Ινδία σε κλίμακες νοικοκυριών ή χωριών για μαγείρεμα,
θέρμανση και φωτισμό.
Πάνω από 600 εργοστάσια που διαχειρίζονται απόβλητα αγροκτημάτων και συχνά
επεξεργάζονται (αναερόβια χώνευση) απόβλητα ποικίλων πηγών λειτουργούν στη Β.
Αμερική και Ευρώπη. Η χρησιμοποίηση της αναερόβιας χώνευσης σε εγκαταστάσεις
διαχείρισης υπονόμων, στη διαχείριση οργανικών τμημάτων δημοτικών στέρεων
απόβλητων (MSW) και στη διαχείριση των βιομηχανικών οργανικών απόβλητων,
αυξάνεται συνεχώς.
Τα στέρεα και υγρά υπολείμματα από τη διαδικασία αναερόβιας χώνευσης μπορούν
να χρησιμοποιηθούν ως λίπασμα οργανικής προέλευσης.
7.2.6 Παραγόμενο αέριο καύσιμο σε Χ.Υ.Τ.Α. (Landfill gas)
To Landfill αέριο (LFG) είναι ένα προϊόν διαδικασίας αναερόβιας και αερόβιας
χώνευσης και γενικά αποτελείται από μεθάνιο σε ποσοστό μέχρι και 50%. Μόνο 30-
40% του Landfill αέριου συλλέγεται σε κανονικές συνθήκες με τα υπολείμματα του
αέριου να διαρρέουν στην ατμόσφαιρα.
Το αέριο που συλλέγεται μπορεί να καθαριστεί και να καεί αποκλειστικά σε μηχανές
ή με συνδυασμό με στροβίλους για να παραχθεί θερμότητα ή ηλεκτρισμό.
7.2.7 Εστεροποίηση φυτικών ελαίων /Φυσικο-χημική μετατροπή
Ο τρόπος της φυσικο-χημικής μετατροπής εφαρμόζεται στη βιομάζα από την οποία
φυτικά έλαια μπορούν να αποκτηθούν το οποίο επιτυγχάνεται με άσκηση πίεσης και
εξαγωγή ελαίων από τη βιομάζα. Τα φυτικά έλαια μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε
ειδικές μηχανές ή μηχανές πετρελαίου μετά από ένα στάδιο εστεροποίησης για τη
παραγωγή ελαίου / μεθυλεστέρα.
Το βιοκαύσιμο από κράμβη (oilseed rape) παράγεται σε αρκετές ευρωπαϊκές χώρες
με μεγαλύτερη παραγωγή εκείνη της Γερμανίας.
7.2.8 Ζύμωση και υδρόλυση
Η παραγωγή αιθανόλης από τη βιομάζα παρέχει ένα υψηλής ποιότητας καύσιμο για
τον τομέα των μεταφορών. Η διαδικασία της παραγωγής βιοαιθανόλης εξαρτάται από
το τύπο θεώρησης της βιομάζας. Τα σάκχαρα μπορούν να ζυμωθούν με διάφορους
οργανισμούς. Η αμυλώδης και κυτταρική βιομάζα χρειάζεται πρώτα να διασπαστεί
από όξινη ή ενζυματική υδρόλυση.
Πρόοδος σημειώνεται στην ανάπτυξη των τεχνολογιών που στοχεύουν στην επαρκώς
μετατρεπόμενη κυτταρινική βιομάζα. Η επανάσταση σε αυτό το τομέα θα πρόσφερε
μεγαλύτερες ευκαιρίες για αιθανόλη εξαιτίας της αυξημένης απόδοσης μετατροπής
και ελαστικότητας αποθήκευσής της.